전남대, 세계최초 뇌종양 줄기세포 억제 메커니즘 규명
배병화 기자 hyun@schooli.kr입력 : 2020. 10. 13(화) 17:09
암 줄기세포 저해를 통한 뇌종양 치료 전략
문병산 교수공동연구팀-줄기세포재생유전학연구실
[스쿨iTV] 전남대학교 공동연구팀이 뇌종양 증식과 전이를 억제할 수 있는 새로운 신호전달경로를 규명했다.
전남대 문병산 교수(생명산업공학과)팀은 미국 남캘리포니아대학, 중국 난카이 대학, 그리고 한국화학연구원 연구팀과 공동연구를 통해 후성 유전학 조절 바이오 마커로 알려진 ‘MBD3’를 조절할 경우 뇌종양 암줄기세포 분화를 유도해 뇌종양 발생 억제는 물론 전이도 줄이는 효과가 크다는 사실을 입증했다.
이 연구성과는 뇌종양 암 줄기세포를 특이적으로 조절할 수 있는 MBD3 유전자 기능을 규명하고 단백질 안정성을 감소시키는 방법을 통해 암 억제 효력을 확인한 사례로, 미국 의과학분야 세계적 권위의 학술지인 ‘Journal of Clinical Investigation’ (JCR 상위Ranking 1.8 %) 온라인 판 10월 5일에 게재됐다.
연구팀은 이를 검증하고자 뇌종양 환자에서 떼어낸 세포에서 유전자 빅데이터 분석을 실시해 새로운 뇌종양 암 줄기세포 바이오 마커를 찾아냈고 분리한 암줄기세포와 암을 유도한 동물 모델에서 MBD3의 기능 분석을 실시했다.
또한 생화학 분석법과 단백질 분석방법을 통해 MBD3 단백질이 CK1α (Casein Kinase alpha)라는 인산화 효소와 β-TrCP E3 유비퀴틴 리가아제 단백질과 결합함으로써 단백질 분해가 촉진되어진다는 사실을 밝혔다.
특히, MBD3를 유전자 수준에서 감소시키거나 CK1α-β-TrCP 신호전달계를 활성화시켜MBD3 단백질 분해를 촉진시키는 약물을 환자 유래 뇌종양 세포, 암 줄기세포, 그리고 약물 및 방사선 치료 후 다시 재발한 뇌종양 세포를 이식한 동물 모델에 처리했을 때 대조군 그룹과 비교해서 MBD3 단백질 감소가 유도되고 종양의 크기가 현저히 줄어드는 효과를 확인했다.
이번 연구는 신경줄기세포를 활용한 이전 연구에서 MBD3를 연구한 데 이은 후속 연구로, 신경줄기세포의 분화 조절에 관여하는 후성유전학적 바이오 마커인 MBD3을 조작했을 때 뇌 종양 암 줄기세포 저해가 가능했다는 점에서 뇌종양 암줄기세포가 신경줄기세포에서 기원할 수 있다는 기존의 가설을 뒷받침하는 중요한 연구라고 볼 수 있다.
문병산 교수는 "이번 연구는 MBD3를 기능적으로 저해함으로써 기존 항암제 내성을 보이는 뇌종양 줄기세포 및 재발성 뇌종양의 분화 능력과 생존 관련 신호전달체계를 조절할 수 있다는 사실을 밝혀내 새로운 항암제 개발을 자극하는 등 뇌종양 치료에 다가갈 수 있는 전기를 마련한 것"이라고 말했다.
전남대 문병산 교수(생명산업공학과)팀은 미국 남캘리포니아대학, 중국 난카이 대학, 그리고 한국화학연구원 연구팀과 공동연구를 통해 후성 유전학 조절 바이오 마커로 알려진 ‘MBD3’를 조절할 경우 뇌종양 암줄기세포 분화를 유도해 뇌종양 발생 억제는 물론 전이도 줄이는 효과가 크다는 사실을 입증했다.
이 연구성과는 뇌종양 암 줄기세포를 특이적으로 조절할 수 있는 MBD3 유전자 기능을 규명하고 단백질 안정성을 감소시키는 방법을 통해 암 억제 효력을 확인한 사례로, 미국 의과학분야 세계적 권위의 학술지인 ‘Journal of Clinical Investigation’ (JCR 상위Ranking 1.8 %) 온라인 판 10월 5일에 게재됐다.
연구팀은 이를 검증하고자 뇌종양 환자에서 떼어낸 세포에서 유전자 빅데이터 분석을 실시해 새로운 뇌종양 암 줄기세포 바이오 마커를 찾아냈고 분리한 암줄기세포와 암을 유도한 동물 모델에서 MBD3의 기능 분석을 실시했다.
또한 생화학 분석법과 단백질 분석방법을 통해 MBD3 단백질이 CK1α (Casein Kinase alpha)라는 인산화 효소와 β-TrCP E3 유비퀴틴 리가아제 단백질과 결합함으로써 단백질 분해가 촉진되어진다는 사실을 밝혔다.
특히, MBD3를 유전자 수준에서 감소시키거나 CK1α-β-TrCP 신호전달계를 활성화시켜MBD3 단백질 분해를 촉진시키는 약물을 환자 유래 뇌종양 세포, 암 줄기세포, 그리고 약물 및 방사선 치료 후 다시 재발한 뇌종양 세포를 이식한 동물 모델에 처리했을 때 대조군 그룹과 비교해서 MBD3 단백질 감소가 유도되고 종양의 크기가 현저히 줄어드는 효과를 확인했다.
이번 연구는 신경줄기세포를 활용한 이전 연구에서 MBD3를 연구한 데 이은 후속 연구로, 신경줄기세포의 분화 조절에 관여하는 후성유전학적 바이오 마커인 MBD3을 조작했을 때 뇌 종양 암 줄기세포 저해가 가능했다는 점에서 뇌종양 암줄기세포가 신경줄기세포에서 기원할 수 있다는 기존의 가설을 뒷받침하는 중요한 연구라고 볼 수 있다.
문병산 교수는 "이번 연구는 MBD3를 기능적으로 저해함으로써 기존 항암제 내성을 보이는 뇌종양 줄기세포 및 재발성 뇌종양의 분화 능력과 생존 관련 신호전달체계를 조절할 수 있다는 사실을 밝혀내 새로운 항암제 개발을 자극하는 등 뇌종양 치료에 다가갈 수 있는 전기를 마련한 것"이라고 말했다.